▷ 기사 제목: 소금 한 알보다 작은 로봇이 ‘생각’을 시작하다
▷ 기사 출처: 사이언스타임즈
▷ 기사 링크: https://www.sciencetimes.co.kr/nscvrg/view/menu/249?searchCategory=221&nscvrgSn=261373
▷ 내용 정리: (내용을 정리한 것을 촬영해서 올리거나 직접 작성)
미국 펜실베니아대학교 마크 미스킨(Marc Z. Miskin) 교수 연구팀은 마이크로봇의 통합형 지능 시스템을 국제 학술지 사이언스 로보틱스에 발표했다. 반도체 제조 기술을 바탕으로 한 이번 연구에서는 '센싱(감지)-생각(연산)-행동(구동)-계산(통신)'이라는 로봇의 4대 기본 기능을 단일 칩 안에 모두 집약시켰다. 기존 마이크로 로봇과는 달리 이 로봇은 완전 자율형 시스템을 구현했다. 연구진은 반도체 산업에서 쓰이는 CMOS(상보성 금속 산화막 반도체) 공정을 활용해, 로봇의 몸체, 전기 구동기, 센서, 프로세서, 메모리, 통신 회로를 하나의 칩 위에 ‘찍어내듯’ 집적했다. 그 결과 프로그램 가능한 자율 로봇 시스템의 부피를 기존보다 약 1만 배 줄였다고 보고됐다. 또한 로봇에 감지하고, 생각하고, 행동하고, 계산하는 통합 기능을 탑재하기 위해 초소형 ‘온보드 컴퓨터’를 설계했다. 이 컴퓨터는 11비트 명령어 집합을 사용하며 32개의 명령을 저장하는 프로그램 메모리, 네 개의 8비트 레지스터로 구성된 레지스터 파일, 16칸짜리 8비트 데이터 메모리를 품고 있다. 추진 시스템은 전기화학 액추에이터에 기반한다. 로봇 전면과 후면에 배치된 백금(Pt) 전극 사이에 정적 전기장이 형성되면 주변 유체에 흐름이 발생하고, 이것이 전진 동력으로 이어진다. 전극 구성을 조합하면 전진, 시계방향·반시계방향 회전, 좌우 슬라이드 등 다양한 움직임이 가능하다. 또한 에너지와 통신 시스템으로 광전 전력 수확 시스템을 내장해 외부 광원에서 에너지를 얻는다. 통신에서는 양방향으로 신호의 송수신이 가능하다. 외부에서는 LED 광원의 깜빡임 패턴으로 명령을 전송한다. 로봇이 데이터를 보고할 때는 맨체스터 인코딩(Manchester encoding) 방식을 활용한다. 센서로 측정한 값을 내부 레지스터에 저장한 뒤 이를 특정 움직임 패턴으로 변환해 표현하는 것이다. 반도체 칩을 마이크로 로봇으로 변환하기 위해 릴리즈 단계에서는 "보쉬 공정(Bosch process)을 이용해 120 사이클의 에칭을 통해 사이클당 440nm씩 제거했다. 온도 측정 정확도는 평균 0.2°C로, 기존 마이크로 센서 중 가장 높은 수준이다. 연구팀의 비교 분석에 따르면 이번 로봇은 기존 연구 대비 100분의 1 크기에서도 동등하거나 더 나은 성능을 보였다.
▷ 인상깊은 내용 및 활용 방안: 엄청 작은 마이크로봇이 스스로 생각해 움직일 수 있다는 점이 인상 깊었다. 또한 광전 전력 수확 시스템을 통해 외부 광원에서 에너지를 얻을 수 있다는 점도 흥미로웠다. 이 기술은 의류 분야에서 활용되어 체내 정밀 진단 및 치료 과정에서 활용될 수 있을 것이다. 또한 미세 유체 회로나 나노 공정 장비 내부에 투입되어 기존 방식으로는 확인하기 어려운 결함과 오염 물질을 실시간으로 탐지하고 자율적인 정비까지 수행하는 도구로도 사용될 수 있을 것으로 보인다.
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